(57)【要約】【課題】トーン信号検出時間を短縮可能な無線機用のトーン検出回路を提供する。【解決手段】トーン信号検出回路１００は、三つの信号検出ユニット２０，３０，４０と、トーン判定器１５と、制御部１６と、を含んでいる。信号検出ユニット２０は、直交検波器１０と、狭帯域ローパスフィルタ１１と、電力検出器１２と、移動平均器１３と、基準信号発生器１４と、を有している。制御部１６は検出すべきトーン周波数を検出トーン信号周波数ｆ0とし、トーン信号系列の前後のトーン周波数を基準信号発生器１４に設定する。直交検波器１０からはＦＭ検波出力の周波数と基準信号周波数の和と差の周波数成分が出力される。狭帯域ローパスフィルタ１１は不要な周波数成分を取り除き、後段の電力検出器１２はＩ0とＱ0の自乗和によりパワー値を計算し、移動平均器１３は移動平均を行いパワー値の平滑化を行う。【選択図】図１
2007324894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路において、
トーン信号を検出トーン周波数で直交検波する直交検波器と、
直交検波器により検波された信号から検出トーン信号成分を抽出するローパスフィルタと、
を備えたことを特徴とする無線機用のトーン信号検出回路。
【請求項２】
音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路において、
トーン信号を検出トーン周波数と検出トーン周波数から前後にずれた二つの周波数とにより直交検波する三つの直交検波器と、
各直交検波器に供給される基準信号を発生する基準信号発生器と、
各直交検波器により検波された信号から検出トーン信号成分を抽出するローパスフィルタと、
を備えたことを特徴とする無線機用のトーン信号検出回路。
【請求項３】
請求項２に記載の無線機用のトーン信号検出回路において、
検出トーン周波数から前後にずれた周波数のずれ量は、各トーン信号の周波数間隔により定められる最小値と最大値とに対し、最小値の１／２以上から最大値の２倍未満の範囲であることを特徴とする無線機用のトーン信号検出回路。
【請求項４】
音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路において、
トーン信号を検出トーン周波数と検出トーン周波数の前後に隣接する二つの隣接トーン信号周波数とにより直交検波する三つの直交検波器と、
各直交検波器に供給される基準信号を発生する基準信号発生器と、
各直交検波器により検波された信号から検出トーン信号成分を抽出するローパスフィルタと、
を備えたことを特徴とする無線機用のトーン信号検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
業務無線やタクシー無線として従来からアナログ無線機が使用されている。アナログ無線機の場合、音声信号に単一周波数のトーン信号を重畳することで情報の伝送を行っている。例えば、トーン信号の周波数は６７Ｈｚ〜２５０．３Ｈｚの範囲であり、３００Ｈｚ以上を音声信号として使用している。このため、トーン信号を容易に識別することが可能である。
【０００３】
また、単なる情報の伝送にとどまらず、アナログ無線機用のトーンスケルチ方式などは一つの送信局から複数の無線機の制御が可能であり、ＣＴＣＳＳ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｔｏｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓｑｕｅｌｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍ）として広く使用されている。
【０００４】
このようなトーン信号を検出する機器として、アクティブフィルタやスイッチドキャパシタフィルタ等のアナログ処理によるものがある。図３には、従来のトーン信号検出回路２００が示されており、前段の検波回路等により検波されたＦＭ検波出力信号が入力されている。トーン信号検出回路２００は、バンドパスフィルタ２０１と、周波数検出器２０２と、トーン信号判定器２０３と、を有している。
【０００５】
ＦＭ検波された信号は、検出すべきトーン周波数（以下、検出トーン周波数という。）に応じた狭帯域のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０１を通過する。なお、バンドパスフィルタ２０１の中心周波数は、図示しないプログラマブル分周器からのクロックにより設定される。
【０００６】
周波数検出器２０２は、バンドパスフィルタ２０１からの出力信号の周波数を検出し、後段のトーン信号判定器２０３により検出したトーン信号が判定される。
【０００７】
また、特許文献１には、デジタル処理による相関検波を行い、検出したいトーン信号と同一の角周波数により入力信号の直流成分を中心とする複素数として扱い、得られた複素数の振幅自乗値としきい値との比較によりトーン信号を判定する技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−７２９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣＴＣＳＳの規格では、低周波数におけるトーン信号の検出時間として約２５０ｍｓが示されている。また、この検出時間では、話し始めの会話がとぎれてしまう「話頭切れ」が発生するため、通話者が話し始めのタイミングを調整する必要があり、煩わしさがあった。
【００１０】
そこで、本発明はこのような煩わしさを解消するために、トーン信号の検出時間を短縮可能な無線機用のトーン信号検出回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明に係る無線機用のトーン信号検出回路は、音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路において、トーン信号を検出トーン周波数で直交検波する直交検波器と、直交検波器により検波された信号から検出トーン信号成分を抽出するローパスフィルタと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る無線機用のトーン信号検出回路は、音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路において、トーン信号を検出トーン周波数と検出トーン周波数から前後にずれた二つの周波数とにより直交検波する三つの直交検波器と、各直交検波器に供給される基準信号を発生する基準信号発生器と、各直交検波器により検波された信号から検出トーン信号成分を抽出するローパスフィルタと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る無線機用のトーン信号検出回路において、検出トーン周波数から前後にずれた周波数のずれ量は、各トーン信号の周波数間隔により定められる最小値と最大値とに対し、最小値の１／２以上から最大値の２倍未満の範囲であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る無線機用のトーン信号検出回路は、音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出する無線機用のトーン信号検出回路において、トーン信号を検出トーン周波数と検出トーン周波数の前後に隣接する二つの隣接トーン信号周波数とにより直交検波する三つの直交検波器と、各直交検波器に供給される基準信号を発生する基準信号発生器と、各直交検波器により検波された信号から検出トーン信号成分を抽出するローパスフィルタと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明を用いることにより、音声信号に重畳されたトーン信号に対して検出トーン信号を掛け合わせ、狭帯域ローパスフィルタによりＤＣ成分を抽出してその電力値を計算しているため、検出するトーン周波数により検出時間が変化せず、トーン信号の検出時間を短縮することが可能となる。
【００１６】
さらに、狭帯域ローパスフィルタのカットオフ周波数は検出トーン信号の周波数に対応させる必要がなく固定でよいため、回路規模を小さくすることが可能となる。その他の効果としては、検出トーン周波数から前後にずらす二つの周波数として、隣接する前後のトーン周波数を用いることにより、基準信号発生器で用意するｓｉｎおよびｃｏｓテーブルの数を大幅に減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１８】
図１には、音声信号に送受信側で予め定めた周波数を有するトーン信号が重畳され、重畳された信号からトーン信号を検出するトーン信号検出回路１００が示されている。
【００１９】
トーン信号検出回路１００は、三つの信号検出ユニット２０，３０，４０と、トーン判定器１５と、制御部１６と、を含んでいる。信号検出ユニット２０，３０，４０は同じ構成であるので、信号検出ユニット２０の構成について示す。
【００２０】
信号検出ユニット２０は、直交検波器１０と、狭帯域ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１と、基準信号発生器１４と、電力検出器１２と、移動平均器１３と、を有している。さらに、制御部１６は検出すべきトーン周波数を検出トーン信号周波数ｆ0とし、トーン信号系列の前後のトーン信号周波数ｆ1，ｆ2を信号検出ユニット３０，４０に出力する。
【００２１】
基準信号発生器１４は、制御部１６からの検出すべき検出トーン信号周波数ｆ0を取得して、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を直交検波器１０へ出力する。直交検波器は、トーン信号と基準信号発生器１４から出力された信号を用いてＩ0＝ｉｎ＿ｄａｔａ×ｃｏｓ（２πｆｔ）とＱ0＝ｉｎ＿ｄａｔａ×ｓｉｎ（２πｆｔ）の計算を行う。
【００２２】
直交検波器１０から出力されたＩ0とＱ0は、ＦＭ検波出力の周波数と基準信号周波数の和と差の周波数成分が出力され、その信号は狭帯域ローパスフィルタ１１に入力される。狭帯域ローパスフィルタ１１は後述するカットオフ周波数特性により不要な周波数成分を取り除き、後段の電力検出器１２へ出力する。電力検出器１２はＩ0とＱ0の自乗和によりパワー値を計算し、移動平均器１３へ出力する。さらに移動平均器１３は移動平均を行いパワー値の平滑化を行う。
【００２３】
トーン判定器１５は、信号検出ユニット２０，３０，４０からのパワー値をそれぞれ比較し、検出トーン信号周波数ｆ0のパワー値が最大となったことを制御部１６に出力する。以上により、トーン信号が検出される。
【００２４】
図２には、ＦＭ検波出力として、例えば１００Ｈｚのトーン信号が入力され、検出トーン信号周波数を１００Ｈｚと設定した場合のトーン信号検出回路１００が示されている。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
また、表１には、３３種類の周波数が示され、これらのトーン信号周波数は６７Ｈｚ〜２５０．３Ｈｚの範囲で設定されている。トーン信号周波数１００Ｈｚ（表１の丸印）の前後のトーン信号周波数は９４．８Ｈｚ（Δｆ＝５．２Ｈｚ）と１０３．５Ｈｚ（Δｆ＝３．５Ｈｚ）である。
【００２６】
【表１】
2007324894.tif 000003
【００２７】
図２の信号検出ユニット３０において、検出トーン信号周波数−１用の基準信号には９４．８Ｈｚが制御部１６から設定されている。よって、直交検波信号は（式１）となる。
【００２８】
【数１】
2007324894.tif 000004
【００２９】
式１に示すように、検出トーン信号周波数１００Ｈｚと検出トーン信号周波数−１用の基準信号周波数の和と差の周波数成分が出力されることになり、信号検出ユニット３０では、１９４．８Ｈｚ成分と５．２Ｈｚ成分が出力される。
【００３０】
表１に示される各トーン信号の周波数刻みは、最小で３．５Ｈｚから最大１０．７Ｈｚとなっている。このことから、直交検波された信号を取り除くには３．５Ｈｚより狭帯域のローパスフィルタを用いる必要がある。そこで、本実施形態では、例えば狭帯域ローパスフィルタ１１にカットオフ周波数を２．８Ｈｚとし、２次バタワースフィルタを用いた。
【００３１】
信号検出ユニット３０から出力された信号を後段の狭帯域ローパスフィルタ１１に通すと、５．２Ｈｚと１９４．８Ｈｚの周波数成分は共に減衰する。このため、信号検出ユニット３０から出力されるパワー値は低い値となる。
【００３２】
検出トーン信号周波数＋１用の場合は、直交検波出力は３．５Ｈｚ成分と２０３．５Ｈｚ成分が出力される。この信号を後段の狭帯域ローパスフィルタ１１に通すと、３．５Ｈｚと２０３．５Ｈｚの周波数成分は共に減衰することになる。このため、信号検出ユニット４０から出力されるパワー値も低い値となる。
【００３３】
検出トーン信号周波数と同じ１００Ｈｚのトーン信号の場合は、上述の計算を行うと、直交検波出力は０Ｈｚ成分と２００Ｈｚ成分が出力される。同様に、この信号を後段の狭帯域ローパスフィルタ１１に通すと、信号検出ユニット２０の出力は、２００Ｈｚの周波数成分のみ減衰され０Ｈｚ成分はそのままの信号レベルで出力されることになる。
【００３４】
これらの出力がそれぞれ電力計算及び平均化されてトーン判定器１５に入力される。トーン判定器１５は、得られたパワー値から検出トーン信号周波数と同じ１００Ｈｚのトーン信号のパワー値が一番大きいことが分かり、その結果を制御部１６へ出力する。
【００３５】
以上の処理を実行することにより、音声信号に重畳されたトーン信号を検出することが可能となる。このように、本実施形態に係るトーン信号検出回路を用いると、音声信号に重畳されたトーン信号に対して検出トーン信号を掛け合わせ、狭帯域ローパスフィルタによりＤＣ成分を抽出してその電力値を計算しているため、検出するトーン周波数により検出時間が変化せず、トーン信号の検出時間を短縮することが可能となる。
【００３６】
また、狭帯域ローパスフィルタのカットオフ周波数は検出トーン周波数に対応させる必要がなく、固定でよいため、回路規模を小さくすることが可能となる。
【００３７】
さらに、本実施形態は、ソフトウエアで実現することができたため、アナログ無線機からデジタル無線機に移行するに当たり、ソフトウエアの交換によりアナログ無線機として機能するデジタル無線機を容易に実現することが可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態では、隣接するトーン信号の周波数を用いて直交検波を行ったが、これに限定するものではなく、検出トーン周波数の前後にずれた周波数は、各トーン周波数の間隔における最小値と最大値に関係し、最小値の１／２以上から最大値の２倍未満の範囲でもよいし（例えば、１．７５Ｈｚ〜２１．０Ｈｚ）、検出トーン周波数の前後のトーン周波数の代わりに例えば３．５〜１０．５Ｈｚの和と差との周波数をずらしたものを用いてもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態では狭帯域ローパスフィルタに２次バタワースフィルタを用いたがこれに限定するものではなく、ＦＩＲやその他のフィルタを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係るトーン信号検出回路のブロック図である。
【図２】検出トーン信号周波数を１００Ｈｚとした場合のトーン信号検出回路のブロック図である。
【図３】従来のトーン信号検出回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  直交検波器、１１  狭帯域ローパスフィルタ、１２  電力検出器、１３  移動平均器、１４  基準信号発生器、１５  トーン判定器、１６  制御部、２０，３０，４０  信号検出ユニット、１００，２００  トーン信号検出回路、２０１  狭帯域バンドパスフィルタ、２０２  周波数検出器、２０３  トーン信号判定器。
【図１】
2007324894.tif 000005
【図２】
2007324894.tif 000006
【図３】
2007324894.tif 000007